MohrCoulomb模型在Abaqus中的应用方法.pptVIP

一维固结理论 太沙基三维固结理论 Biot固结理论 记： 则三维平衡微分方程可表示为： 有效应力原理： 其中： （三个方向体积力） 平衡方程可改写为： 展开即为： 式中 实际上是各方向的单位渗透力。 本构方程 可以为弹性矩阵，也可以推广到弹塑性矩阵； 比奥最初假定土骨架是弹性体，服从广义胡克定律，则上式可写为： Mohr-Coulomb模型在Abaqus中的应用方法 Mohr-Coulomb模型基本理论 Mohr-coulomb模型屈服面函数： Mohr-coulomb模型子午 面形状 Mohr-coulomb Tresca Drucker-Prager(Mises) Mohr-coulomb模型中的屈服面 由上图可见，Mohr-coulomb屈服面存在尖角，若采用相关联的流动法则，将会在尖角处出现塑性流动方向不唯一的现象，即在数学上的不连续，导致数值计算的繁琐甚至无法计算。ABAQUS采用下述形式连续光滑函数作为塑性势面： Rankine (e=1/2) Mises (e=1) Menetrey-Willam (1/2 e1) Mohr-coulomb模型中的塑性势面 Mohr-coulomb 模型使用注意事项 只适用于ABAQUS/Standard。 需和线弹性模型联合使用。 必须采用非对称求解器，否则不易收敛。 模型中粘聚力必须大于零。 模型参数 1.66 1.42 0.3 0.085 0.019 0.68 100 模型尺寸：60m×40m×18m 埋深 h=18m,半径R=1.5m 对于剪胀角的取法可以参见《岩土力学》第30卷11期孔位学等《岩土材料在非关联流动法则下剪胀角选取探讨》，取 比较合理。 在 平面上的偏心率 和子午面上的偏心率 一般不变动，在Hardening选项中不指定Abs Plastic Strain(塑性应变)，这时ABAQUS认为粘聚力保持不变。 初始地应力的平衡 定义初始地应力平衡需满足的条件： 屈服条件：若直接定义高斯点上的应力状态的方式施加初始应力场，常常会出现某些高斯点的应力位于屈服面之外的情况。当大面积的高斯点上的应力超出屈服面后，应力转移要通过大量的迭代才能完成，有可能出现解不收敛的情况。 平衡条件：由应力场形成的等效节点荷载要和外荷载相平衡，若平衡条件得不到满足，将不能得到一个位移为零的初始状态，此时对应 的应力场也不再是所施加的初始应力场 禁用 在得到的OBD文件后，将应力分量S11、S22、S33、S12、S13、S23输出为inp格式的文本文件。 按照ABAQUS所要求的初始应力场文件格式，修改上述inp格式文件内容，输出为dat格式文件并保存在工作目录文件夹中。 为模型定义初始应力场。执行Model →Edit keywords,在*STEP语句之前添加以下语句： *initial conditions , type=stress, input=(文件名).dat 初始应力平衡结果的验证： 施加自重应力后模型竖向应变应接近于0，即最大竖向位移一般不大于10-5—10-6m即可。 计算结果比较 弹性模型竖向位移计算结果 MC模型竖向 位移计算结果 子程序竖向 位移计算结果 沿X轴方向各点竖向位移计算结果比较 从图可以看出，摩尔库伦模型和弹性模型计算的结果差值在10-6数量级左右右，差别很小。用摩尔库伦模型计算的竖向位移显著小于应力路径本构模型计算的竖向位移。 沿Y轴方向各点竖向应力计算结果比较 埋深18m洞顶上方S11和S22比较（应力路径模型） 埋深18m洞顶上方S11和S22比较（Mohr-coulomb模型） 不同埋深隧道地平面竖向位移MC模型计算结果 土的固结理论 -土体的体积压缩系数：土体在侧限条件下竖向（体积）应变与附加应力之比。 a-土的压缩系数：土在侧限条件下孔隙比减小量与有效应力增量的比值（Mpa-1）， 。 一维固结理论 （一）基本假定 土层只有竖向变形，而无侧向膨胀，渗流也只有竖向。 土体是饱和的，只有土骨架和水二相。 土体是均匀的，在荷载作用下土体的压缩仅仅是孔隙体积的减小，土粒本身以及水体的压缩量可以忽略不计，且假定压缩系数为常数。 孔隙水的渗透流动符合达西定律，渗透系数为常量。 外荷载为均匀连续荷载，且一次施加于土层。 （二）微分方程的建立 在地面加荷载之前，单元体顶面和底面的水位与地下水位平齐。加荷瞬间，水位上升 。在固结过程中的某一时刻单元体顶面水位